ელექტრომომარაგების ხმაურის ანალიზი და შერბილება მაღალი სიხშირის PCB დიზაინის პროცესში

In მაღალი სიხშირის PCBs, ელექტრომომარაგების ხმაური გამოირჩევა, როგორც ჩარევის მნიშვნელოვანი ფორმა. ეს სტატია ატარებს ყოვლისმომცველ ანალიზს ელექტრომომარაგების ხმაურის მახასიათებლებისა და წარმოშობის შესახებ მაღალი სიხშირის PCB-ებში და გთავაზობთ პრაქტიკულ და ეფექტურ გადაწყვეტილებებს საინჟინრო აპლიკაციებზე დაყრდნობით.

ა.ელექტრომომარაგების ხმაურის ანალიზი

ელექტრომომარაგების ხმაური ეხება თავად ელექტრომომარაგების მიერ წარმოქმნილ ან შეფერხებულ ხმაურს. ეს ჩარევა აშკარაა შემდეგ ასპექტებში:

1. განაწილებული ხმაური, რომელიც გამოწვეულიათანდაყოლილი წინაღობაელექტრომომარაგების. მაღალი სიხშირის სქემებში ელექტრომომარაგების ხმაური მნიშვნელოვნად მოქმედებს მაღალი სიხშირის სიგნალებზე. ამიტომ, საწყისი მოთხოვნა დაბალი ხმაურიაელექტრომომარაგება. თანაბრად მნიშვნელოვანია სუფთა მიწა და ელექტრომომარაგება.

იდეალურ სცენარში ელექტროენერგიის მიწოდება იქნებაწინაღობის გარეშე, რის შედეგადაც არ არის ხმაური. თუმცა, პრაქტიკაში, ელექტრომომარაგებას აქვს გარკვეული წინაღობა, რომელიც ნაწილდება მთელ ელექტრომომარაგებაზე, რაც იწვევს ხმაურის ზემოქმედებას. ამიტომ, ძალისხმევა უნდა განხორციელდეს ელექტროენერგიის მიწოდების წინაღობის შესამცირებლად. სასურველია ჰქონდეს თავდადებული ელექტრო თვითმფრინავიდამიწის თვითმფრინავი. მაღალი სიხშირის მიკროსქემის დიზაინში, ზოგადად, უფრო ეფექტურია ელექტრომომარაგების დიზაინი ფენებად, ვიდრე ავტობუსის ფორმატში, რაც უზრუნველყოფს, რომ მარყუჟი თანმიმდევრულად მიჰყვება გზას მინიმალური წინაღობით. გარდა ამისა, დენის დაფა უზრუნველყოფს ასიგნალის მარყუჟიPCB-ზე გენერირებული და მიღებული ყველა სიგნალისთვის, რითაც მცირდება სიგნალის მარყუჟი და ამცირებს ხმაურს.

2. საერთო რეჟიმის ველის ჩარევა: ამ ტიპის ჩარევა ეხება ხმაურს ელექტრომომარაგებასა და მიწას შორის. ის წარმოიქმნება დარღვეული მიკროსქემის მიერ წარმოქმნილი მარყუჟით გამოწვეული ჩარევით და საერთო საცნობარო ზედაპირის შედეგად მიღებული საერთო რეჟიმის ძაბვით. სიდიდე დამოკიდებულია შედარებით ელექტრულ და მაგნიტურ ველებზე და მისი ინტენსივობა შედარებით დაბალია.

ამ სცენარში დენის (Ic) შემცირება იწვევს სერიებში საერთო რეჟიმის ძაბვას.მიმდინარე მარყუჟი, გავლენას ახდენს მიმღებ განყოფილებაზე. თუმაგნიტური ველიჭარბობს, საერთო რეჟიმის ძაბვა, რომელიც წარმოიქმნება სერიის გრუნტის მარყუჟში, მოცემულია ფორმულით:

ΔB ფორმულაში (1) წარმოადგენს მაგნიტური ინდუქციის ინტენსივობის ცვლილებას, რომელიც იზომება Wb/m²; S აღნიშნავს ფართობს m-ში².

ამისთვისელექტრომაგნიტური ველი, როდესაც ელექტრული ველი მნიშვნელობა ცნობილია, ინდუცირებული ძაბვა მოცემულია განტოლებით (2), რომელიც ზოგადად გამოიყენება, როდესაც L=150/F ან ნაკლები, F წარმოადგენსელექტრომაგნიტური ტალღის სიხშირეMHz-ში. თუ ეს ზღვარი გადააჭარბებს, მაქსიმალური ინდუცირებული ძაბვის გაანგარიშება შეიძლება გამარტივდეს შემდეგნაირად:

3. დიფერენციალური რეჟიმის ველის ჩარევა: ეს ეხება ჩარევას ელექტრომომარაგებასა და მიწოდებას შორისშეყვანის და გამომავალი ელექტროგადამცემი ხაზის. PCB-ს რეალურ დიზაინში, ავტორმა შენიშნა, რომ მისი წვლილი ელექტრომომარაგების ხმაურში მინიმალურია და, შესაბამისად, აქ შეიძლება გამოტოვდეს.
4. ინტერლაინ ჩარევა: ამ ტიპის ჩარევა ეხება ელექტროგადამცემ ხაზებს შორის ჩარევას. როდესაც არის ორმხრივი ტევადობა (C) და ურთიერთ ინდუქციურობა (M1-2) ორ სხვადასხვა პარალელურ წრეს შორის, ჩარევა გამოჩნდება ჩარევის წრეში, თუ არის ძაბვა (VC) და დენი (IC) ჩარევის წყაროს წრეში:
   1. ტევადობის წინაღობის მეშვეობით დაწყვილებული ძაბვა მოცემულია განტოლებით (4), სადაც RV წარმოადგენს პარალელურ მნიშვნელობასუახლოესი წინააღმდეგობადაშორეული წინააღმდეგობასაქართველოსჩარეული წრე.
   2. სერიის წინააღმდეგობა ინდუქციური დაწყვილების გზით: თუ ჩარევის წყაროში არის საერთო რეჟიმის ხმაური, ხაზების ჩარევა ჩვეულებრივ ჩნდება როგორც საერთო რეჟიმში, ასევე დიფერენციალურ რეჟიმში.
5. ელექტროგადამცემი ხაზის დაწყვილება: ეს ფენომენი ხდება მაშინ, როდესაც ელექტროგადამცემი ხაზი გადასცემს ჩარევას სხვა მოწყობილობებზე დაქვემდებარების შემდეგელექტრომაგნიტური ჩარევაAC ან DC-დან დენის წყაროეს წარმოადგენს ელექტრომომარაგების ხმაურის ჩარევის არაპირდაპირ ფორმას მაღალი სიხშირის წრეს. მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ ელექტრომომარაგების ხმაური შეიძლება სულაც არ იყოს თვითწარმოქმნილი, მაგრამ ასევე შეიძლება გამოწვეული იყოს გარე ჩარევის ინდუქციის შედეგად, რაც გამოიწვევს თავისთავად წარმოქმნილი ხმაურის ზემოქმედებას (გამოსხივებული ან გატარებული), რითაც ხელს უშლის სხვა სქემებსა და მოწყობილობებს.

• კონტრზომები ელექტრომომარაგების ხმაურის ჩარევის აღმოსაფხვრელად

ზემოთ გაანალიზებული ელექტრომომარაგების ხმაურის ჩარევის სხვადასხვა გამოვლინებისა და მიზეზების გათვალისწინებით, ელექტრომომარაგების ხმაურის გამომწვევი პირობები შეიძლება კონკრეტულად დაირღვეს, რაც ეფექტურად თრგუნავს ჩარევას. რეკომენდებულია შემდეგი გადაწყვეტილებები:

• ყურადღებადაფა ხვრელის მეშვეობითs: ხვრელების მეშვეობით აუცილებელიაგრავირების გახსნას-ზეელექტრომომარაგების ფენამათი გადასასვლელის მოსაწყობად. თუ დენის ფენის გახსნა ძალიან დიდია, მას შეუძლია გავლენა მოახდინოს სიგნალის მარყუჟზე, აიძულოს სიგნალი გვერდის ავლით და გაზარდოს მარყუჟის ფართობი და ხმაური. თუ გარკვეული სიგნალის ხაზები კონცენტრირებულია გახსნის მახლობლად და იზიარებს ამ მარყუჟს, საერთო წინაღობამ შეიძლება გამოიწვიოს გადაკვეთა.
• საკმარისი მიწის მავთული კაბელებისთვის: თითოეულ სიგნალს სჭირდება საკუთარი გამოყოფილი სიგნალის მარყუჟი, სიგნალისა და მარყუჟის ფართობი შენარჩუნებულია რაც შეიძლება მცირე, რაც უზრუნველყოფს პარალელურად გასწორებას.
• ელექტრომომარაგების ხმაურის ფილტრის განთავსება: ეს ფილტრი ეფექტურად ახშობს ელექტრომომარაგების შიდა ხმაურს, აძლიერებს სისტემასჩარევის საწინააღმდეგოდა უსაფრთხოება. იგი ემსახურება როგორც ორმხრივიRF ფილტრი, ელექტროგადამცემი ხაზიდან შემოტანილი ხმაურის ჩარევის გაფილტვრა (სხვა მოწყობილობების ჩარევის თავიდან აცილება) და თავისთავად წარმოქმნილი ხმაურის (სხვა მოწყობილობებთან ჩარევის თავიდან ასაცილებლად), ასევე ჯვარედინი რეჟიმის საერთო რეჟიმის ჩარევა.
• დენის იზოლაციატრანსფორმატორი: ეს იზოლირებს საერთო რეჟიმის გრუნტის მარყუჟსკვების მარყუჟის სიგნალის კაბელი, ეფექტურად გამოყოფს საერთო რეჟიმის მარყუჟის დენს, რომელიც გენერირებულია მაღალ სიხშირეებზე.
• დენის რეგულირება: უფრო სუფთა ელექტრომომარაგების აღდგენამ შეიძლება მნიშვნელოვნად შეამციროს ელექტრომომარაგების ხმაური.
• გაყვანილობა: ელექტრომომარაგების შემავალი და გამომავალი ხაზები უნდა იყოს მოშორებული დიელექტრიკული დაფის კიდიდან, რათა თავიდან იქნას აცილებული რადიაციის წარმოქმნა და ჩარევა სხვა სქემებთან ან მოწყობილობებთან.
• ცალკეული ანალოგური და ციფრული კვების წყაროები: მაღალი სიხშირის მოწყობილობები ზოგადად ძალიან მგრძნობიარეა ციფრული ხმაურის მიმართ, ამიტომ ორივე უნდა იყოს იზოლირებული და ერთმანეთთან დაკავშირებული ელექტრომომარაგების შესასვლელთან. თუ სიგნალმა უნდა გადაკვეთოს როგორც ანალოგური, ისე ციფრული დომენები, მარყუჟი შეიძლება განთავსდეს სიგნალის გასწვრივ, რათა შემცირდეს მარყუჟის ფართობი.
• მოერიდეთ ცალ-ცალკე ელექტრომომარაგების გადახურვას სხვადასხვა ფენებს შორის: შეეცადეთ შეცვალოთ ისინი, რათა თავიდან აიცილოთ ელექტრომომარაგების ხმაურის ადვილად შეერთება პარაზიტული ტევადობის საშუალებით.
• მგრძნობიარე კომპონენტების იზოლირება: კომპონენტები, როგორიცაა ფაზაში ჩაკეტილი მარყუჟები (PLLs) ძალიან მგრძნობიარეა ელექტრომომარაგების ხმაურის მიმართ და უნდა ინახებოდეს რაც შეიძლება შორს ელექტრომომარაგებისგან.
• დენის კაბელის განთავსება: სიგნალის ხაზის გასწვრივ ელექტროგადამცემი ხაზის განთავსებამ შეიძლება შეამციროს სიგნალის მარყუჟი და მიაღწიოს ხმაურის შემცირებას.
• შემოვლითი ბილიკის დამიწება: ელექტრომომარაგების ჩარევით და გარე ელექტრომომარაგების ჩარევით გამოწვეული დაგროვილი ხმაურის თავიდან ასაცილებლად, შემოვლითი ბილიკი შეიძლება დამიწდეს ჩარევის გზაზე (გამოსხივების გამოკლებით), რაც საშუალებას მისცემს ხმაურის გვერდის ავლით მიწას და თავიდან აიცილოს ჩარევა. სხვა მოწყობილობები და აღჭურვილობა.

დასკვნაში:ელექტრომომარაგების ხმაური, პირდაპირ თუ ირიბად წარმოქმნილი დენის წყაროდან, ერევა წრედში. წრეზე მისი გავლენის ჩახშობისას უნდა დაიცვან ზოგადი პრინციპი: მინიმუმამდე დაიყვანოთ ელექტრომომარაგების ხმაურის ზემოქმედება წრედზე, ასევე შეამციროთ გარე ფაქტორების ან მიკროსქემის გავლენა ელექტრომომარაგებაზე, რათა თავიდან აიცილოთ ელექტრომომარაგების ხმაურის დეგრადაცია.